Поляризация кристаллов кварца

Рис. 24. Схема поляризации кристалла кварца при его деформациях.

Механизм поляризации в результате деформаций сжатия или растяжения можно проиллюстрировать на примере поведения кристалла кварца (рис. 24). [c.132]

Кварц прозрачен для ультрафиолетовых лучей. Особенностью оптических свойств кварца является способность вращать плоскость поляризации поляризованного луча, проходящего через кристалл параллельно его оптической оси. Благодаря этому кристаллы кварца применяют в таких оптических приборах, как сахариметры, поляризационные аппараты и т. д. В зависимости от направления закручивания спиралей в структуре кристаллов различают левый и правый кварцы (вращают плоскость поляризации соответственно влево и вправо). [c.27]

Кристаллы кварца иногда встречаются громадной величины (самый крупный, массой около 70 т, был обнаружен в 1958 г. в Казахстане). Они вращают плоскость поляризации света, причем могут быть образцы право- и левовращающие. Те и другие отличаются по форме, как предмет от своего зеркального изображения (рис. Х-52). Подобные кристаллические модификации называются э н а и т и о м о р ф н ы м и. [c.589]

Кварц и кварцевое стекло. Кристаллы кварца бывают природные, а в настоящее время их готовят искусственно, причем качество кристаллов, полученных в промышленных условиях, выше, так как они более однородны. Кристаллы кварца вращают плоскость поляризации вправо или влево в зависимости от расположения тетраэдров [ЗЮц]" , образующих зеркальную симметрию (правый и левый кварцы). Кристалл кварца — шестигранная призма, завершенная двумя пирамидами, с рядом дополнительных граней. Оптическая ось 2 является главной осью симметрии. Оси х и у, перпендикулярные оси I и показанные в сечении на рис. 196, формируют пьезоэлектрический эффект, так как кварц является сегнетоэлектриком. Специальным образом вырезанные из кристалла пластинки позволяют преобразовывать механические напряжения в электрические и наоборот. Поэтому кварц является весьма ценным материалом (пьезодатчики, генераторы ультразвуковых колебаний, стабилизаторы частоты и т. д.). [c.419]

Оптическая изомерия. В 1815 г. французский химик Био обнаружил, что некоторые органические вещества в жидком и растворенном состояниях способны вращать плоскость поляризованного света. Ранее эта особенность была отмечена для кристаллов кварца при прохождении через них поляризованного луча происходит вращение плоскости поляризации, причем одни кристаллы отклоняют ее вправо, другие—влево. В 1848 г. Л. Пастер обнаружил эту способность у винных кислот. Это явление, названное оптической изомерией, получило объяснение в работах Вант-Гоффа и Ле-Бе тя. Оно связано с определенной пространственной ориентацией ковалентных связей. Все четыре валентности атома углерода тождественны и направлены к вершинам правильного тетраэдра, в центре которого находится атом углерода. Если в вершинах тетраэдра расположить различные заместители, то молекула станет асимметричной. Пространственные модели этой молекулы будут относиться [c.150]

И кварц встречается в природе в кристаллах двоякого вида одни кристаллы вращают плоскость поляризации света по часовой стрелке, а другие против нее. Хорошо образованные кристаллы кварца лево- и правовращающего можно отличить и не прибегая к оптическим опытам, по их внешней форме они относятся друг к другу, как предмет к своему отражению в зеркале (рис. 186). [c.575]

Пьезоэлектрики — это кристаллические вещества, в которых при сжатии или растяжении в определенных направлениях возникает электрическая поляризащ даже в отсутствие электрического поля (прямой пьезоэффект). Следствием прямого пьезоэффекта является обратный пьезоэффект — появление механической деформации под действием электрического поля. Связь между механическими и электрическими параметрами (деформацией и электрическим полем) носит в обоих случаях линейный характер. В результате пьезоэлектрики могут принадлежать лишь к 20 точечным группам симметрии (из 32) 1, 2, 3, 4, 6, т, тт2, Зт, 4/и/и, 6/и/и, 222,4, 422, 42/и, 6, 622, 6/и2, 32, 23т, 3. Вещества с хорошо выраженными пьезоэлектрическими свойствами относят к числу пьезоэлектрических материалов. Среди них как монокристаллы, так и поликристаллические твердые растворы, подвергнутые предварительно поляризации в электрическом поле (пьезокерамика). Первое исследование было выполнено на кристаллах кварца. В дальнейшем пьезоэлектрические свойства были обнаружены более чем у 1500 веществ. [c.260]

Так, указывали, что солнечный свет, действовавший на органические вещества в абиогенную эпоху, мог вызвать накопление левовращающих веществ, так как окрашенный свет имеет избыток компонента с правой круговой поляризацией. Такой свет сильнее поглощается левыми антиподами и приводит к постепенному разделению рацемических смесей. Левые и правые кристаллы кварца по-разному катализируют реакции с участием оптических антиподов могут быть и другие пути первичного разделения рацемических смесей. [c.160]

Было сделано весьма важное открытие. Оказалось, существуют две винные кислоты, дающие противоположное по знаку вращение плоскости поляризации и образующие особые энантиоморфные кристаллы в отличие от кристаллов кварца, теряющих свою оптическую активность при разрушении кристаллической формы (при плавлении), кристаллы винной кислоты сохраняют ее (при растворении). [c.231]

В кристаллическом кварце имеет место двойное лучепреломление и вращение плоскости поляризации, причем существуют две формы кристаллов кварца — правовращающая и левовращающая [21]. Поэтому кварцевые призмы вырезают так, чтобы оптическая ось кристалла совпадала с направлением лучей, идущих в призме в минимуме отклонения. По предложению Корню, спектральная призма из кристаллического кварца составляется из двух половин, соединяемых оптическим контактом одна половина делается из правовращающего кварца, другая — из левовращающего. [c.46]

Кварц обладает двойным лучепреломлением, что используется в оптических приборах. Способность кварца вращать плоскость поляризации светового луча используют в поляризационных аппаратах, сахариметрах и других приборах. Широко применяют кристаллы кварца в радиотехнике в качестве стабилизаторов частоты. Кварц не задерживает ультрафиолетовых лучей. Поэтому стекла, содержащие большое количество кремнезема, в особенности кварцевое стекло, применяют в медицине при световом лечении некоторых заболеваний. [c.20]

В 1811 г. французский физик Доминик Франсуа Жан Aparo (1786— 1853) установил, что кристалл кварца обладает способностью вращать плоскость поляризации при прохождении через него поляризованного света. Было установлено, что одни кристаллы кварца вращают плоскость поляризации вправо (в этом случае вторую призму приходится поворачивать по часовой стрелке, если смотреть в направлении, противоположном прохождению света), тогда как другие — влево. Такие кристаллы называются соответственно правовращающими и левовращающими кристаллами. [c.136]

После того, как была определена структура кварца, появилась необходимость согласования морфологической и структурной установок. В результате всестороннего анализа структурных данных в последнее время была предложена следующая корреляция между структурными и морфологическими данными. Морфологические левые (правые) кристаллы кварца кристаллизуются в пространственной группе р3121 (р3221). Структурные спирали в таких кристаллах закручены по правому (левому) винту. Эти кристаллы вращают плоскость поляризации света вдоль оси 2 в соответствии с направлением вращения структурных спиралей, т. е. также по часовой стрелке (против часовой стрелки), если [c.83]

Структура и оптическая активность. Известно, что кристаллы кварца вследствие спирального строения являются оптически активными. Как уже отмечалось, вращение плоскости поляризации вдоль оси 2 находится в соответствии с направлением закручивания структурных спиралей из атомов кислорода или кремния, проходящих вокруг винтовых осей третьего порядка. Известно также, что один и тот же кристалл кварца обладает способностью вращать плоскость поляризации света в разных направлениях (это так называемая антисимметрия тензора гирации). Так, кристалл, вращающий плоскость поляризации света вдоль оси 2 по правой спирали, в перпендикулярном направлении вращает плоскость поляризации по левому винту, а в промежуточном направлении становится вообще оптически неактивным. Однако до сих пор не обращали внимания на то, что этот эффект в кварце имеет простое объяснение с точки зрения структурных позиций. Дей- [c.88]

Релаксационный механизм поляризации кварца в переменных электрических полях доказывается наличием максимумов тангенса угла диэлектрических потерь в температурно-частотных зависимостях tgд. Результаты изучения зависимостей (Т, ) искусственного кварца в диапазоне звуковых и радиочастот при температурах 20—550 °С находятся в согласии с вышеизложенными данными по электропроводности этих кристаллов в постоянном электрическом поле. А именно, с изменением скорости и температуры кристаллизации для кристаллов кварца с одним и тем Же типом электрически активных точечных дефектов (носителей заряда) изменяется и температурный интервал проявления релаксационного максимума на кривых tg6(T) при [изи = сопз1, что, как известно, означает изменение энергии активации релаксационного процесса. [c.133]

Увеличение параметров электролиза Е (напряженность электрического поля), Т (температура электролиза) и t (продолжительность электролиза) — приводит к широкому спектру значений энергии активации проводимости и поляризации, при этом любое значение Е из этого спектра больше, чем для неэлектролизованного кристалла. Это свидетельствует о том, что изменение физических свойств кварца и технических параметров изделий из этих кристаллов после электролиза обусловлено не только уменьшением концентрации щелочных ионов за счет их выноса на катодную поверхность, но и их перераспределением в объеме кристалла по энергетически различным уровням захвата. Кристаллы кварца, подвергнутые электролизу, находятся в термодинамически неустойчивом состоянии, обусловленном возбужденным при электролизе энергетическим спектром носителей заряда и градиентом их концентрации в направлении действия поля. [c.135]

Координационно-насыщенные комплексы вследствие неустойчивости проявляют склонность к поляризации. При этом часть ионов 51 (0Н)5 " образует агрегаты на основе водородной связи, которые в процессе дальнейшей эволюции превращаются в крупные полианионы, адсорбирующие ионы натрия. Происходит образование коллоидных частиц, которые могут адсорбироваться растущими кристаллами в виде неструктурной примеси. Дальнейшее агрегирование коллоидных частиц приводит к появлению самостоятельной фазы — геля кремневой кислоты с переменным содержанием Na02, 5102 и Н2О. В результате взаимодействия Дегидрационной поликонденсации с формированием прочной си-локсановой связи и устойчивого аниона [5120(0Н)8] реализуется гидротермальный рост кристаллов кварца на затравочных поверхностях при их взаимодействии с истинно растворенной формой кремнезема. С поликонденсацией координационно-ненасыщенных ионов до образования устойчивых форм [5 0(ОН)в] и [51з02 (ОН) ]з- может быть связан процесс спонтанного зарождения кристаллов кварца, причем устойчивость силикатных ионов повышаете с возрастанием щелочности среды, что приводит к снижению вероятности спонтанной кристаллизации. Подтверж- [c.29]

Кристаллы кварца (и некоторые другие) обладают пьезоэлектрическими свойствами, они образуют электрические заряды на своих поверхностях при механических деформациях. В последние годы было установлено, что пьезоэлектрическими свойствами обладают в заметной степени титанат бария, цирконат свинца, метаниобат свинца. Эти керамические материалы весьма перспективны, ибо из них можно изготовить трансдуцеры любой формы. После искусственной поляризации они служат генераторами ультразвука. Когда пластина пьезоэлектрика находится в переменном электрическом поле, она излучает механические колебания, амплитуда которых зависит как от приложенного напряжения, так и от свойств самой пластины. Если приложенная частота совпадает с частотой собственных колебаний пластины, то амплитуда колебаний будет резонансной, т. е. наибольшей. В этом случае в энергию звуковых волн переходит значительная часть электрической энергии. Резонансная частота пластины обратно пропорциональна ее толщине. Пластина кварца толщиной 1 см имеет частоту 300 кгц. Таким образом, для частот > 100 кгц обычно используют пьезоэлектрические трансдуцеры. Ультразвук столь высокой частоты распространяется прямолинейно. Это является достоинством при лабораторных исследованиях, ибо дает возможность точно контролировать энергию ультразвука. Следовательно, эмульгирование ультразвуком может быть проведено при вполне определенных условиях. [c.46]

После смерти Малю открытое им интересное явление активно продолжали изучать французские физики Aparo и Био. Было найдено, что кристалл кварца, разрезанный параллельно оси, вращает плоскость поляризации плоско-поляризованного светового луча, пересекающего этот кристалл перпендикулярно его поверхности. Био установил, что некоторые образцы кварца вращают такой луч вправо, а другие — [c.80]

Вопрос об упругом последействии в твердых телах привлекал внимание крупнейших ученых, таких, например, как Лангевелль и Больцман, которые сводили его к различным неоднородностям в строении этих тел. Отсюда следовало, что в соверпхенном монокристалле кварца последействие должно отсутствовать. В действительности, однако, оно наблюдалось в нем. Абрам Федорович, естественно, связал этот факт с пьезоэлектрическими свойствами кварца, незадолго до этого обнаруженными П. Кюри. При этом последействие можно было свести к сохранению деформации за счет электрической поляризации кварца, сопровождавшей эту деформацию, и медленного (ввиду чрезвычайно малой электропроводности кварца в обычных условиях) рассасывания возникающих электрических зарядов. Для проверки этой гипотезы Иоффе, вопреки Рентгену, попытался увеличить электропроводность кварца, освещая его лучами радия или Рентгена. Сам Рентген полагал на основании своих собственных опытов, что рентгенизация твердых диэлектриков не приводит к повышению их электропроводности. Первоначальные опыты А. Ф. Иоффе, казалось, подтвердили этот вывод. Дальнейшее настойчивое исследование, в котором Рентген отказывался принимать какое-либо участие, показало, однако, что предварительно рентгенизированные кристаллы кварца, калиевой соли и других непроводящих веществ приобретают способность увеличивать свою проводимость под влиянием видимого света. Сначала Абрам Федорович заметил это обстоятельство по совершенно, казалось бы, незакономерному колебанию электропроводности изучаемых кристаллов, [c.11]

Рентгенограммы на медном излучении, монохроматизирован-ном отражением от изогнутого кристалла кварца, снимались по методу Гипье симметричным способом до 29 = 20° и асимметричным способом до 29 = 50°. На молибденовом излучении, моно-хроматизированном отражением от кристалла пентаэритрита, рентгенограммы были получены по методу Дебая. Относительная интенсивность исправлялась на поляризацию, поглощение и геометрические факторы и только после этого две кривые соединялись. Полученную кривую интенсивности приводили к электронным единицам, основываясь на интегральных свойствах функции интенсивности [c.40]

В двойниках по бразильскому закону правый кристалл срастается с левым по плоскости 1120 , двойник приобретает видимую симметрию Зт. Оси 2 антипараллельны, поэтому в кристаллах кварца, равномерно сдвойникованных по бразильскому закону, исчезает пьезоэлектрический эффект. Кристаллы кварца с бразильскими двойниками нельзя использовать и в поляризационной оптике из-за эффекта вращения плоскости поляризации правый кристалл вращает плоскость поляризации вправо, левый — влево. [c.373]

Кристаллизуя двойную аммонийнонатриевую соль виноградной кислоты в определенных условиях, Пастер получил кристаллы двоякого рода, относящиеся друг к другу, подобно кристаллам кварца, как предмет к своему зеркальному изображению. Растворяя те и другие кристаллы в воде, Пастер показал, что раствор одних из них вращает плоскость поляризации вправо, других — влево. [c.237]

Было сделано весьма важное открытие. Оказалось, существуют две винные кислоты, дающие противоположное по знаку вращение плоскости поляризации и образующие особые энантиоморфные кристаллы в отли- рис. 4. Энаитиоморфные чие от кристаллов кварца, теряющих кристаллы кварца [c.237]

Опыты Малюса были прерваны с его смертью в 1812 г., и изучение этих явлений продолжил Био, который создал поляриметр, основанный на приборе, использовавшемся Малюсом. Био показал, что пластинка кварца, вырезанная перпендикулярно оптической оси кристалла, врашает плоскость падающего поляризованного света, и установил, что правые и левые формы кристаллов кварца вращают плоскость поляризованного света в противоположных направлениях. Позднее Гершель изучил взаимоотношения между кристаллографическими и оптическими свойствами кварца. Био, кроме того, впервые показал, что многие органические соединения могут вращать плоскость поляризации поляризованного света. Поскольку это явление наблюдалось для жидкостей или растворов, а также и для твердых тел, то ясно, что эффект был обусловлен строением самих молекул. Винная кислота, получаемая из продуктов брожения виноградного сока при производстве вин, как было показано Био, обладает правым вращением. С другой стороны, Био установил, что виноградная кислота (рацемическая винная кисло- [c.14]

Теперь вырежем из кристалла кварца пластинку перпендикулярно оптической оси и установим ее между скрещенными поляризатором и анализатором (рис. У.9, с). Если через систему до установки кварцевой пластинки пропускался монохроматический свет и при скрещенных поляризаторах наблюдалось погасание, то после установки кварцевой пластинки возникает посветление. Поворачивая анализатор на определенный угол, можно получить снова погасание. Это явление можно объяснить лищь тем, что кварцевая пластинка вращает плоскость поляризации на угол, на который надо теперь повернуть анализатор, чтобы добиться погасания. Вращение плоскости поляризации пропорционально толщине пластинки и зависит от длины волны света. Для пластинки кварца толщиной в 1 мм наблюдаются следующие углы вращения красный луч 15°, желтый 21°, зеленый 27°, синий 33°, фиолетовый 51°. [c.381]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология